Protéger votre circuit

La conception de PCB est un processus complexe qui dépend de nombreux facteurs. Les ingénieurs sont généralement chargés de rechercher des solutions rentables tout en maintenant une haute fiabilité de leurs produits finaux. Bien qu'ajouter une gamme de mesures de protection à votre carte de circuit puisse augmenter le coût par unité, cela peut également réduire considérablement les taux de défaillance sur le terrain, qui s'accompagnent de leurs propres coûts de support et de remplacement. Dans de nombreux scénarios, le coût supplémentaire par unité serait insignifiant par rapport aux coûts de support et de remplacement, transformant ainsi la protection des circuits en un mécanisme d'économie d'argent indispensable.

Dans cet article, nous allons examiner les dispositifs de protection que vous pouvez ajouter à votre circuit qui non seulement aideront à le rendre plus tolérant aux erreurs des utilisateurs, à la mauvaise qualité de l'alimentation électrique et aux événements inattendus, mais garantiront qu'il est plus susceptible de réussir les tests de conformité. Nous passerons en revue les problèmes de sécurité couramment rencontrés un par un, en commençant par les interférences électromagnétiques.

Interférence Électromagnétique (EMI)

Réduire l'énergie électromagnétique rayonnée est crucial pour respecter les réglementations de compatibilité électromagnétique. De plus, puisque les interférences électromagnétiques vont dans les deux sens, les dispositifs doivent être conçus avec la capacité de faire face aux interférences entrantes à l'esprit. Pour la plupart des dispositifs, les circuits de protection pour les entrées et les sorties vont être les mêmes, donc ce qui vous permet de passer un test de conformité est susceptible de vous protéger également de capter de l'énergie qui nuirait à l'intégrité du signal dans votre produit.

Au-delà des exigences habituelles de conformité à la compatibilité électromagnétique, vous pourriez concevoir un dispositif qui se trouve dans un environnement industriel rempli de grands courants allant vers des moteurs ou d'autres dispositifs gourmands en énergie, ou près d'un dispositif radio puissant. Les câbles connectés à votre dispositif pourraient capter une tension significative des champs induits, ce qui rendrait les lectures de capteurs peu fiables, ou les communications difficiles. Pire encore, votre dispositif pourrait être branché sur un rail d'alimentation qui alimente également ces dispositifs électriquement bruyants, permettant aux interférences électromagnétiques de pénétrer directement dans votre circuit par la connexion électrique.

Perle de Ferrite

La perle de ferrite, ou puce (montage en surface), est l'une des méthodes de protection les moins chères et les plus simples que vous pouvez ajouter à votre carte de circuit. La modeste perle de ferrite supprime le bruit haute fréquence au point où elle est placée, protégeant chaque côté du bruit généré de l'autre côté. Tout câble conducteur branché sur votre dispositif est une antenne, à moins qu'il ne dispose d'un blindage efficace. Ce câble peut capter du bruit de l'environnement et peut également rayonner du bruit de votre circuit.

Une puce de ferrite agit comme un filtre passe-bas dans votre circuit, créant une haute résistance aux signaux haute fréquence. Une spécification critique lors de la sélection d'une puce de ferrite ou d'une perle est son impédance à des fréquences données, qui est le plus souvent mesurée à 1MHz, ou 100MHz. Cette spécification sera en ohms, car la puce de ferrite apparaîtra aux composants de signal de la fréquence spécifiée comme une résistance de cette valeur.

Une autre spécification critique pour votre circuit est la résistance en courant continu (DCR(MAX)), qui est la résistance en série du ferrite à un signal DC. Cette résistance en série est importante, car elle aura un impact sur votre circuit, et si vous essayez de faire passer un grand courant le long du conducteur en série avec le ferrite, vous pourriez constater que le ferrite devient assez chaud, d'où la spécification du courant nominal, qui est importante à considérer dans de tels cas.

Les perles/billes de ferrite devraient être utilisées libéralement sur les conducteurs à basse fréquence et en courant continu pour réduire l'impact du bruit rayonné et reçu sur les câbles. Vous pouvez également envisager d'en utiliser une localement en série avec le rail d'alimentation d'un composant sensible sur votre carte de circuit, comme ceux présents dans les circuits analogiques travaillant avec des signaux de très basse tension, où le bruit dans le rail d'alimentation pourrait se transférer dans le signal.

Filtre Pi

Là où les puces de ferrite agissent comme une haute résistance à un signal AC, les inducteurs fournissent une haute impédance. Les inducteurs sont moins couramment utilisés pour protéger les entrées ou les sorties des dispositifs que les perles de ferrite, cependant, s'ils sont associés à deux condensateurs, ils peuvent être un outil puissant pour réduire le bruit conduit. Le filtre Pi est ainsi nommé parce qu'il ressemble à la lettre grecque π, avec un inducteur en travers du haut, et les deux jambes étant des condensateurs. Cela crée un filtre passe-bas très efficace, avec les deux condensateurs agissant comme découplage et l'inducteur fournissant une haute impédance aux signaux.

Si votre dispositif reçoit de l'énergie d'une source potentiellement bruyante, ou contient une grande alimentation à découpage, un filtre Pi sur votre entrée est susceptible de fournir une réduction significative des problèmes d'EMI. Les inducteurs ont généralement une bien plus grande impédance et des capacités de gestion de courant supérieures à celles des puces de ferrite, et également une résistance en série plus faible. Si votre conducteur a plusieurs ampères circulant le long de lui, ou subit une quantité significative de bruit, alors un filtre Pi offrira probablement une meilleure protection qu'une puce de ferrite.

La plupart des inducteurs à noyau de ferrite, montés en surface et bobinés, sont disponibles dans une version blindée. Comme vous utilisez l'inducteur pour réduire le bruit, les inducteurs blindés offrent une protection ajoutée.

Résistance de Terminaison en Série

Si vous avez une ligne de signal qui a une fréquence de plus de quelques centaines de kilohertz, vous voudrez peut-être envisager d'ajouter une résistance de terminaison de 50 ohms aux lignes pour fournir une adaptation d'impédance et réduire les réflexions. Sur les lignes de transmission numériques, les réflexions d'un signal mal terminé peuvent créer une ambiguïté de niveau logique, ce qui entraîne des données corrompues. Sur les lignes analogiques, les réflexions peuvent causer une perte de puissance et des effets de fantômes dans le signal.

Bien que cela ne soit pas tant une méthode de protection qu'une bonne pratique de conception, il vaut la peine de le mentionner ici.

Blindage RF

Si vous concevez un produit RF, un circuit traitant des signaux de capteurs à très basse tension, ou un dans un environnement électromagnétique très adverse, la solution ultime pour réduire massivement les interférences électromagnétiques est d'encapsuler votre circuit dans un blindage RF. Le blindage RF est relié à la terre, empêchant toute interférence électromagnétique de pénétrer ou de sortir des conducteurs et composants exposés de votre circuit. De plus, une mise à la terre solide et bien conçue placée dans le PCB, sur lequel les composants sont montés, empêchera le bruit de s'échapper ou d'entrer par le côté inférieur. Cependant, le bruit peut et entrera et sortira via les conducteurs vers le circuit blindé. D'autres mesures, telles que les puces de ferrite, peuvent atténuer le bruit conduit.

Les blindages RF peuvent être achetés dans une gamme de tailles, et il est assez rentable de les faire fabriquer sur mesure, même pour un faible volume de 100 unités.

Si vous n'êtes pas sûr que votre carte ait besoin ou non d'un blindage RF, il est beaucoup plus facile de concevoir un blindage sur le PCB et de ne pas le placer que de réviser la carte et d'ajouter un motif d'atterrissage pour un. Cela vous permet de choisir de ne pas utiliser le blindage RF s'il s'avère inutile lors des tests.

Polarité Inversée

Contrairement aux films de science-fiction, quand le capitaine ou l'ingénieur crie « inversez la polarité », généralement dans une bataille ou autre circonstance désespérée, inverser la polarité de votre alimentation électrique dans le monde réel est plus susceptible de libérer la fumée magique que de générer un champ de force. Si un utilisateur utilise le mauvais type de câble d'alimentation ou si le connecteur d'entrée n'est pas polarisé, il peut être facile d'inverser la polarité de l'alimentation de votre appareil, ce qui pourrait griller chaque composant de votre circuit.

Heureusement, se protéger contre les événements de polarité inversée est facile.

Diode d'Entrée

Le moyen le plus simple d'ajouter une protection contre la polarité inversée est de simplement ajouter une diode en série avec votre conducteur positif. La diode ne conduira que dans un sens, donc si les entrées sont connectées incorrectement, aucun courant ne circulera.

Il y a quelques inconvénients majeurs à cette approche, et ils sont liés à la chute de tension directe de la diode. Si vous alimentez votre appareil avec la tension exacte dont il a besoin pour fonctionner, la diode peut faire chuter la tension en dessous du point auquel votre appareil fonctionnera de manière fiable.

Si votre appareil consomme une quantité modérée de puissance, la diode peut surchauffer car elle dissipe de la puissance proportionnelle à la fois à l'ampleur du courant et à la chute de tension directe. Si vous choisissez une diode qui a une capacité suffisante pour gérer cette chauffe, elle pourrait fournir assez de chaleur au circuit imprimé pour causer un fonctionnement peu fiable d'autres composants, ou réduire la durée de vie de l'appareil en raison de la dissipation thermique accrue à l'intérieur d'un boîtier.

Si votre appareil est alimenté par batterie, la diode d'entrée réduira la durée de vie de la batterie ou de la charge en raison de la perte d'efficacité due à la dissipation accrue de la diode. Cela résultera en la nécessité d'une batterie plus grande, plus lourde, plus coûteuse pour fournir la même autonomie.

Par conséquent, une diode d'entrée est généralement seulement une bonne solution pour un appareil à faible courant qui a une tension de fonctionnement inférieure à sa tension d'entrée. Un bon exemple de cela serait un circuit de microcontrôleur de base fonctionnant à 3.3v ou moins alimenté par un câble USB.

Redresseur en pont

Si la chute de tension directe d'une diode et la chaleur/inefficacité associées ne posent pas de problème pour votre application, vous pouvez également ignorer complètement la polarité en utilisant un redresseur en pont sur l'entrée. Un redresseur en pont simple garantira que vous disposez toujours de rails de tension positive et négative (ou de masse), quelle que soit la manière dont l'alimentation est fournie à l'appareil.

J'ai utilisé cette approche dans des dispositifs ultra-miniatures à très faible puissance où un utilisateur devait fournir sa propre alimentation en soudant des fils à la carte. Le risque d'erreur de l'utilisateur était élevé, et l'inefficacité du redresseur en pont avait un impact négligeable sur l'appareil ou l'application spécifique.

MOSFET

Contrairement à la diode mentionnée ci-dessus, un MOSFET a une très faible résistance à l'état passant et peut fournir une protection contre la polarité inversée pour des circuits DC consommant des centaines d'ampères, ou une protection contre la polarité inversée très efficace pour des circuits alimentés par batterie. En raison de la faible résistance à l'état passant, il n'y a pratiquement pas de charge thermique supplémentaire sur le circuit.

Vous pouvez utiliser un MOSFET pour la protection contre la polarité inversée tant que le circuit dispose soit d'un seul terminal d'alimentation de tension positive (en utilisant un MOSFET à canal P) soit d'un seul chemin de retour à la masse (en utilisant un MOSFET à canal N). Si un arrangement de dispositifs connectés ou des entrées de tension alternatives créaient un chemin d'alimentation ou de retour alternatif, cette approche ne serait pas applicable.

Un MOSFET à canal N présente une RDS(ON) inférieure à celle d'un MOSFET à canal P pour le même prix, ce qui en fait la solution préférée pour moi lorsque cela est applicable. Dans les dispositifs qui doivent avoir le chemin de retour à la masse connecté en permanence, cependant, un MOSFET à canal P reste une solution très performante par rapport à une diode.

Pour ajouter une protection contre la tension inverse avec des MOSFETs, nous pouvons utiliser quelques-unes de leurs propriétés. Premièrement, la diode de corps qui permet la conduction de la source au drain, et deuxièmement, le fait que les MOSFETs peuvent conduire le courant dans les deux directions une fois que la grille est chargée.

MOSFET à canal N

Un MOSFET à canal N est installé sur le chemin de retour à la masse, à la connexion d'alimentation avec la diode de corps orientée pour conduire lorsque le circuit est alimenté par la polarité correcte. La grille est ensuite connectée au rail de tension d'entrée positive de l'alimentation de l'appareil. La diode de corps complète le circuit lorsque l'alimentation de polarité correcte est connectée, permettant d'activer la grille et de court-circuiter la diode de corps.

MOSFET à canal P

La configuration pour le MOSFET à canal P est essentiellement l'inverse de celle du canal N. La diode de corps est orientée pour conduire le courant de l'alimentation positive vers le reste du circuit, avec la grille connectée à la masse. Lorsque la polarité de tension correcte est appliquée, la grille devient basse et charge le MOSFET, ce qui court-circuite la diode de corps, provoquant la conduction normale du MOSFET, complétant ainsi le circuit.

Surintensité

Si votre produit comporte des câbles ou des dispositifs susceptibles de consommer beaucoup de courant s'ils sont mis dans un état inapproprié (comme un moteur bloqué), la protection contre les surintensités pourrait sauver la mise. Les câbles pourraient se rompre à l'intérieur, ou être endommagés par des forces externes qui provoquent un court-circuit des conducteurs, induisant une charge de courant élevée sur votre carte. Cela peut rapidement chauffer les pistes qui n'étaient pas destinées à cette charge, les faisant échouer, ou surcharger une alimentation ou un autre dispositif connecté à ces conducteurs.

Fusible réarmable

Un fusible à Coefficient de Température Positif (PTC) est un dispositif de protection qui garantit que votre circuit perdra de la puissance si le courant dépasse sa capacité. Après que le courant revienne à la normale, le fusible recommence à conduire. Si vos besoins en courant dépassent environ 10 ampères, ou si votre tension dépasse environ 60V, alors les fusibles réarmables ne sont pas pour vous et vous devrez envisager des options alternatives telles que les fusibles en verre ou en céramique. Ces fusibles offrent une excellente protection pour les dispositifs à courant élevé, cependant, comme la plupart des mesures de protection, ils présentent certains inconvénients.

Les fusibles réarmables sont créés en ayant des particules conductrices étroitement liées dans un remplissage plastique. Lorsque le fusible est à une température normale, il y a une grande quantité de matériau conducteur créant un chemin pour que le courant traverse le dispositif avec une résistance modérée. À mesure que le courant augmente, le fusible chauffe, provoquant l'expansion du plastique. Par conséquent, cette expansion commence à séparer les particules conductrices, ce qui augmente la résistance, provoquant une montée en température du fusible de manière exponentiellement plus rapide. Le fusible atteint un point où seule une petite quantité de courant est capable de maintenir le plastique assez chaud pour maintenir un état stable de faible conductivité.

Cet état stable est, à mon avis, le plus grand inconvénient du fusible. Le plus petit courant de maintien dans un dispositif monté en surface que j'ai pu trouver sur le marché est de 10mA, ce qui correspond à un déclenchement à 21mA à température ambiante. C'est une plage assez étroite, et un dispositif qui le déclencherait à 21mA pourrait continuer à fonctionner dans un état dégradé à 10mA, ce qui pourrait causer des dommages. Dans les fusibles PTC montés en surface, le fait que le courant de maintien soit la moitié du courant de déclenchement est assez courant, donc vous devriez vous assurer que si votre dispositif va être endommagé au courant de déclenchement, qu'il ne le serait pas également à la moitié du courant de déclenchement. S'il pouvait être endommagé à la moitié du courant de déclenchement, il devrait avoir une autre méthode pour s'éteindre une fois cet état détecté afin d'éviter des dommages.

Fusible en verre/céramique

Si votre dispositif est conçu de telle sorte que le dépassement d'un seuil de courant signifie définitivement que quelque chose a terriblement mal tourné, un fusible en verre ou en céramique pourrait être la solution. Un fusible à action rapide peut échouer en quelques millisecondes si le courant nominal est dépassé, tandis qu'un fusible à action lente peut vous permettre de dépasser temporairement la limite de courant de manière modérée si nécessaire, comme pour le courant d'appel.

Les fusibles non réenclenchables sont une solution assez définitive, cependant, ils ne protégeront que contre les courants qui dépassent la valeur nominale du fusible. Il y a juste une semaine, j'ai vu une carte de circuit d'alimentation de laboratoire d'une marque très haut de gamme qui avait un fusible intact, pourtant la carte était fortement carbonisée à plusieurs endroits. Un MOSFET avait échoué sur la carte, pour une raison quelconque, et cette défaillance a mis trop de charge sur le reste des MOSFETs du pont en H qui semblent avoir échoué dans une succession rapide et enflammée. Pourtant, le fusible de l'appareil n'a rien fait alors que chaque MOSFET individuel échouait sous une charge inférieure à celle pour laquelle le fusible était évalué.

Si vous prévoyez d'utiliser un fusible, vous pouvez acheter des fusibles montés en surface qui ne sont pas réparables par l'utilisateur, ou vous pouvez acheter des supports pour des fusibles facilement disponibles qui peuvent être entretenus par l'utilisateur. En général, je préfère rendre les fusibles non réparables par l'utilisateur, car cela oblige le client à vous retourner la carte, ce qui vous permet d'investiguer pourquoi le fusible a sauté en premier lieu. Cela vous permet de déterminer si la condition actuelle qui a causé l'explosion du fusible a été causée par un composant dégradé, ou à l'opposé, la consommation de courant elle-même a causé un composant dégradé. Simplement remplacer le fusible et rallumer l'appareil pourrait résulter dans l'explosion immédiate du fusible à nouveau, ou pire, le composant dégradé pourrait échouer en dessous du seuil du fusible et causer des dommages bien plus significatifs à votre appareil. Certaines personnes détestent les fusibles qui doivent être entretenus par le vendeur, mais ils pourraient empêcher le vendeur de devoir remplacer une carte de circuit qui vaut des centaines de dollars s'ils sont capables d'investiguer la cause de la défaillance du fusible.

La Décharge Électrostatique (ESD)

Si vous vivez dans une région du monde à basse altitude et à haute humidité, alors l'ESD pourrait ne pas être quelque chose qui entre réellement en compte dans votre processus de conception. Si vous visitez une ville à haute altitude ou à faible humidité comme Denver ou Calgary, vous vous retrouverez à choquer tout le monde et tout autour de vous avec des éclairs venant de vos doigts. Le fait que vous viviez dans un environnement agréable où des dizaines de milliers de volts ne s'accumulent pas sur votre peau pour se décharger à la première occasion possible ne signifie pas que votre produit ne finira pas là. Une touche involontaire d'un utilisateur qui marchait sur un tapis ou qui enlevait une veste qui lui a donné une grande charge statique, et votre appareil pourrait être détruit ou sérieusement endommagé.

Fournir une excellente protection ESD est un sujet assez vaste, donc cet article ne couvrira que rapidement les options, un autre article couvrant la protection ESD en profondeur sera publié bientôt.

Diode TVS

Une des méthodes les moins chères et les plus fiables de protection ESD pour les entrées est la diode TVS. Les diodes TVS offrent également une excellente protection contre les tensions transitoires inattendues.

Sur la plupart des appareils que je conçois, j'ajoute une diode TVS à chaque entrée qu'un utilisateur pourrait toucher, ou se rapprocher de toucher avec un doigt. Une décharge de 22kV devrait pouvoir franchir un écart d'environ 20mm, donc simplement avoir des broches sur un connecteur en retrait n'est pas garanti pour protéger contre l'ESD. Les diodes TVS sont bon marché, compactes et faciles à ajouter à une conception, donc il y a très peu de raisons de ne pas les utiliser. Il existe de nombreux dispositifs disponibles qui ne perturberont pas les communications haute fréquence telles que l'USB 3.0, leur permettant d'être utilisés sur toutes les connexions.

Bien que je mentionne qu'une diode TVS pourrait ne pas survivre à un événement de décharge électrostatique très important, avoir une diode bon marché sur chaque ligne vous permettra de survivre à la grande majorité des décharges sans les grands frais d'un tube à décharge de gaz. J'ai entendu certains ingénieurs dire que vous ne devriez pas gaspiller d'argent pour la protection ESD car elle pourrait ne pas protéger le circuit de tous les événements, cependant, le fait qu'elle protège contre au moins 95% d'entre eux me suffit.

Disjoncteurs à Tube à Décharge de Gaz

Les tubes à décharge de gaz ne sont pas particulièrement adaptés pour protéger directement une entrée de microcontrôleur exposée sur une connexion, mais sont plutôt exceptionnellement bons pour protéger les entrées de courant alternatif ou l'équipement de télécommunications contre les ESD et même la foudre. Si vous avez besoin de déplacer une quantité énorme d'énergie vers la terre en urgence, un tube à décharge de gaz est exactement ce que vous recherchez.

Les tubes à décharge de gaz fonctionnent par la tension entre son entrée et la terre ionisant le gaz à l'intérieur. Une fois ce seuil atteint, le gaz ionisé est facilement capable de conduire bien plus de courant qu'un dispositif en silicium de la même taille.

Comme je l'ai dit, ils ne sont pas particulièrement utiles pour protéger votre microcontrôleur—les quantités stockées de tubes à décharge de gaz par tension de claquage montrent clairement pourquoi. Environ 20% ont une tension de claquage inférieure à 100V, 20% entre 150V et 250V, 20% entre 250V et 350V, un autre 20% est entre 350V et 1000V avec le reste étant supérieur à 1000V. Cela vous donne une bonne idée de l'application—ils sont couramment utilisés avec des dispositifs de 110V, des dispositifs de 240/250V, des dispositifs de 380/400V et d'autres dispositifs, avec seulement quelques options disponibles pour des dispositifs sous 90V. Cela rend votre entrée de microcontrôleur 3.3v susceptible d'être grillée par la tension et le courant si un tube à décharge de gaz doit arrêter l'énergie entrante.

Si vous avez un dispositif de télécommunications, ou un dispositif connecté à l'alimentation AC qui devrait avoir la capacité de gérer un événement ESD d'un installateur ou de la foudre, le GDT pourrait faire l'affaire pour vous. Les tubes à décharge de gaz à faible coût peuvent facilement gérer 5 000 ampères, et des options compactes offrant jusqu'à 25 000 ampères sont disponibles.

Pour gérer autant de courant, une réflexion sérieuse doit être accordée à votre connexion à la terre autour du tube à décharge de gaz pour vous assurer que vous ne protégez pas la carte en vaporisant le chemin de retour à la terre.

Fonctionnalités PCB

La protection ESD du pauvre peut être construite sans aucun composant externe. Une haute tension veut se rendre à la terre aussi rapidement et efficacement que possible et ionisera volontiers de l'air pour créer un chemin conducteur pour y arriver. En créant quelques triangles se pointant l'un vers l'autre sur la carte de circuit, l'un du pin de connecteur à protéger, et l'autre sur le plan de masse, vous pouvez créer un simple écartement d'étincelle. Avec un écart suffisamment grand qu'un événement ESD pourrait facilement franchir mais que le fonctionnement normal de l'appareil ne le ferait pas, vous pouvez fournir une protection rudimentaire pour votre carte de circuit.

Malgré leur facilité d'utilisation, certains ingénieurs se demandent si les éclateurs valent le temps passé à les concevoir car ils présentent certains inconvénients. Comme pour le tube à décharge de gaz, la tension de claquage est relativement élevée par rapport à une tension de niveau logique. Cela signifie que l'éclateur ne protégera probablement pas suffisamment l'entrée ou la sortie de votre microcontrôleur ou autre dispositif à niveau logique contre l'événement ESD. Avoir un conducteur et une masse exposés et rapprochés l'un de l'autre peut également permettre à la contamination de potentiellement franchir l'écart et conduire du courant, ce qui pourrait déformer un signal ou dégrader la fonctionnalité de la connexion, voire endommager quelque chose.

Selon votre application, intégrer un éclateur dans vos connecteurs peut être prudent, cependant, dans d'autres applications, cela peut conduire à une défaillance prématurée de l'appareil.

Protection Post Production

Toute la protection que vous appliquez à vos cartes de circuits imprimés n'est pas seulement dans le circuit. Vous pourriez également avoir besoin d'appliquer une substance à la carte pour garantir qu'elle est protégée contre la corrosion et l'humidité ou pour améliorer la protection électrique globale.

Revêtement Conforme

Le revêtement conforme est merveilleux pour les cartes de circuits qui vont être exposées à de nombreux défis environnementaux. Les cartes de circuits avec revêtement conforme seront résistantes à l'humidité ou étanches, et immunisées contre la poussière ou d'autres débris créant des courts-circuits sur la carte, et également résistantes à la corrosion atmosphérique. Le revêtement conforme peut aider avec les circuits qui sont exposés à des vibrations modérées en fournissant une adhésion et une stabilité supplémentaires aux pièces montées sur la carte.

Le revêtement conforme peut être pulvérisé sur la carte ou appliqué au pinceau, selon la géométrie que vous devez couvrir, tant en termes de surface que de complexité. Vous ne voudrez pas obtenir de revêtement conforme sur les connecteurs ou les zones où vous devez souder des fils, car cela empêcherait le contact électrique. Un bon pourcentage de fabricants sous contrat spécialisés dans les cartes de circuits pour environnements difficiles ou effectuant beaucoup de travaux selon les spécifications militaires auront les installations pour pulvériser robotiquement le revêtement conforme sur votre carte de circuit pour vous. Si vous travaillez avec de faibles volumes, il est relativement rapide à appliquer à la main.

Encapsulation

Si vous pensiez que le revêtement conforme semblait intéressant, vous allez adorer l'idée d'encapsuler vos électroniques. L'encapsulation fait généralement référence au remplissage de l'enceinte de votre carte de circuit avec une résine non conductrice telle que le silicone ou l'époxy qui isole complètement votre carte de circuit des mains indiscrètes, et améliore grandement la capacité de l'appareil à résister aux chocs et aux vibrations. Si vous travaillez avec des tensions élevées, remplacer l'air par une substance beaucoup moins conductrice peut vous permettre de vous contenter de plus petits espaces de fuite entre les composants ainsi que de réduire les chances de défaillance lorsque l'air devient ionisé par votre haute tension. Les électroniques encapsulées seront généralement impénétrables à l'environnement dans lequel elles sont placées, la résine agissant comme une barrière contre la poussière, l'humidité et les agents corrosifs.

Vous envisagerez très probablement d'encapsuler vos électroniques si vous avez une exigence pour :

• Conception à l'épreuve des explosions (c'est-à-dire, aucune chance que votre appareil crée une explosion dans une atmosphère volatile.)
• Très haute tension.
• Gestion de fortes vibrations ou chocs.
• Conditions environnementales extrêmes (par exemple, corrosion, humidité, pression, vide)

Si vous encapsulez votre appareil avec une résine telle que l'époxy, qui est pratiquement impossible à retirer de chaque composant, vous n'aurez pas à vous soucier que quelqu'un puisse inverser l'ingénierie de votre produit, car il leur sera probablement impraticable d'accéder à la carte et aux composants.

Un inconvénient est qu'il est pratiquement impossible pour vous également d'accéder à la carte et aux composants. Cela signifie qu'une carte ne peut pas être réparée ou diagnostiquée une fois qu'elle est encapsulée, donc si une carte échoue une fois que l'utilisateur la reçoit, la seule option sera un remplacement complet.

L'autre inconvénient est la mauvaise conduction thermique. Il existe des résines thermiquement conductrices disponibles, qui peuvent offrir une meilleure dissipation de la chaleur, cependant, celles-ci peuvent être assez coûteuses. Encapsuler complètement votre carte de circuit dans une substance qui ne conduit ni la chaleur ni l'air causera la défaillance de tout dispositif devant dissiper des quantités considérables de chaleur en raison de la surchauffe, tout en rendant également l'utilisation de dissipateurs thermiques difficile.

Bien que nous ayons discuté des méthodes de protection des circuits pertinentes pour la plupart des gens, la conception de PCB est intégrée dans de nombreuses industries différentes. Certaines applications peuvent nécessiter des méthodes de protection plus drastiques, tandis que d'autres peuvent s'en sortir avec très peu de protection. Faites-nous savoir ce que vous en pensez dans la section des commentaires ci-dessous.

Restez à jour avec nos derniers articles en vous inscrivant à notre newsletter.